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人因工程第4章 照明环境


第4章

照明环境

2013/7/22

机械工业出版社工业工程系列教材人因工程

第4章 照明环境
4.1 光的物理性质及度量
4.2 视觉特性 4.3 照明对作业的影响 4.4 工作场所照明 4.5 照明标准 4.6 照明环境的设计、改善和评价
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人因工程 第四章 照明环境

4.1 光的物理性质及度量
光是一种电磁辐射波
只含单一波长成分的光称为单色光, 包含两种以上成分的光称为复合光。

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4.1.2 光的度量
(1) 光通量 光通量是最基本的光度量,它可定义 为单位时间内通过的光量,是用国际照 明组织规定的标准人眼视觉特性(光谱 光效率函数)来评价的辐射通量,单位 为流明(lm)。利用光电管可测量光通 量。

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(2) 发光强度

发光强度简称光强,是指光源发出并包 含在给定方向上单位立体角内的光通量, 常用来描述点光源的发光特性。光强与光 通量之间的关系由下式表示:

? I? ?
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(3)亮度

指发光面在指定方向的发光强度与发 光面在垂直于所取方向的平面上的投影 面积之比,亮度的单位为坎[德拉]每平方 米(cd/m2)

I L? S ? cos ?
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(4)照度

照度是被照面单位面积上所接受的光通 量,单位为勒克司(lx)

Q E? S
增加或减少点光源的光强度、改变受照物体与光源的距离、调 整光源与受照体之间的夹角,均是改善受照物体表面照度的有 效途径。
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4.2 视觉特性

4.2.1 明暗视觉与色彩视觉 4.2.2 明适应与暗适应 4.2.3 调 节 4.2.4 视野

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4.2.1 明暗视觉与色彩视觉
眼睛具有明暗视觉和色彩视觉。色彩 视觉是明视觉过程,它产生于锥状细胞 的红敏细胞、绿敏细胞和蓝敏细胞,大 脑根据三种光敏细胞的光通量的比例决 定人眼的色彩视觉。

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4.2.2 明适应与暗适应
适应是视觉适应周围环境光线条件的能力。 当外界光线亮度发生变化时,人眼的感受性也 随之发生变化,这种感受性对刺激发生顺应性 的变化叫做适应。 适应分暗适应和明适应。

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暗适应与明适应过渡曲线

用白色试标在短时间内达到能看清程度所需的最低亮度界限曲 线,即引起人眼光感觉的最小亮度随暗适应时间而变化的曲线。 暗适应曲线主要表示人眼视网膜上参加工作的视锥细胞与视杆细 胞数量的转变过程,即转入工作的视杆细胞逐渐增加的过程。
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双眼静视野

(a) 垂直面内视野

(b) 水平面内视野

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双眼静视野
正常人双眼的综合视野在垂直方向约为130°(视水平 线上方60°,下方70°), 在水平方向约为180°(两眼内侧视野重合约60°,外 侧各90°),

在垂直方向6°和水平方向8°范围内的物体,映像将 落在视网膜的最敏感部分—黄斑上,而在垂直和水平方 向均为1.5°范围内的物体,映像将落在黄斑中央— 中央凹部分,映像落在黄斑上的物体,看得最为清晰, 因此,该区域称为最优视野。

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色觉视野

(a) 垂直面内视野

(b) 水平面内视野

不同颜色对人眼的刺激有所不同,所以视野也不同。图中给出垂 直和水平方向的几种色觉视野范围,白色视野最大,其次为黄、 蓝色,绿色视野最小。

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黑色背景上的色觉视野
视野/(。) 视野方向 白色 从中心向外侧(水 平方向) 从中心向内侧(水 平方向) 从中心向下方(垂 直方向) 90 60 75 蓝色 80 50 60 红色 65 35 42 绿色 48 25 28

从中心向上方(垂 直方向)

50

40

25

15

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4.2.5 视 度

(1)适当的亮度 (2)物体的尺寸 (3)物体和背景的亮度对比

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4.3 照明对作业的影响

4.3.1 照明与疲劳
看书疲劳和照度 :不同照 度下,看书后眼睛疲劳程 度可以通过眨眼次数的变 化来说明

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照明与视觉疲劳
不同照度下,看书后眼睛疲劳程度可以通过眨眼次数的变化来说明
照度/lx 最初及最后5min阅读眨眼次 数 最后5min眨眼增多百分数 10 35~60 71.5 100 35~46 31.4 1000 36~39 8.3

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4.3.2 照明与工作效率

良好光环境的作用
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生产率、视疲劳与照度的关系
图中为一精密加工车间,随着照度值由370lx逐渐增加,劳 动生产率随之增长,视觉疲劳逐渐下降,这种趋势在 1200lx以下很明显。

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被试人员对各种照度的满意程度
图中为不同的被试人员对各种照度的满意程度,图中粗线为 平均值。由图示可知,2000lx是较理想的照度,当照度提高 到5 0001x时,因过分明亮导致满意程度下降。

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4.3.3照明与事故
事故数量与室内照度的关系

图中所示为事故次数 和季节的关系。由于 11月、12月、1月的 白天很短,工作场所 人工照明时间增加, 和天然光相比,人工 照明的照度值较低, 故在冬季内事故次数 最高。
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4.3.4 照明与情绪
对阅读照度的选择
照度/lx 人数/% 100 11 200 18 500 32 1000 20 2000 17 5000 1 10000 1

总之,改善工作环境的照明,可以改善视觉条件,节省工作 时间;提高工作质量,减少废品;保护视力,减轻疲劳,提 高工作效率;减少差错,避免或减少事故,有助于提高工作 兴趣,改进工作环境。
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4.4 工作场所照明
4.4.1 照明方式 (l)一般照明 (2)局部照明 (3)综合照明 (4)特殊照明

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照明配光方式

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4.4.2 光源选择
? ? ?

自然采光 人工光源作补充照明 人工照明

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各种光源的显色指数
光源的显色性是指由光源所表现的物体色的性质。 各种光源的平均显色指数如下表
光源 白色荧光灯 日光色荧光灯 暖白色荧光灯 显色指数Ra 66 77 59 光源 荧光水银灯 金属卤化物灯 高显色金属卤化 物灯 高压钠灯 显色指数Ra 44 65 92

高显色荧光灯

92

29

水银灯

32
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氙灯

94
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4.4.3 眩光及其防控措施
防止和控制出现眩光的措施主要有: ?限制光源亮度。 ?合理分布光源。

?光线转为散射
?对于反射眩光,通过变换光源的位 置或工作面的位置,使反射光不处 于视线内 ?适当提高环境亮度,减少亮度对比

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光源的相对位置对视效的影响

眩光源对视效的影响程度与视线和光源的相对位置有关
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4.4.4 照度分布
被照空间的照度应均匀或比较均匀,照 度均匀的标志是:场内最大、最小照度 分别与平均照度之差小于等于平均照度 的 1/3。

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4.4.5 亮度分布
视野内的观察对象、工作面和周围环境 之间最好的亮度比为5:2:1,最大允许 亮度比为10:3:1。如果房间照度水平 不高,例如不超过150~300lx时,视野内 的亮度差别对视觉工作的影响比较小。

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室内亮度比最大允许值
条件
观察对象与工作面之间 (如书与桌子) 观察对象与周围环境之间 光源与背景之间

办公室、学校

工厂

3:1 10:1 20:1

5:1 20:1 40:1

一般视野内各表面之间

40:1

80:1

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4.5 照明标准
照明标准是照明设计和管理的重要依 据,我国于2004年12月开始施行《工业 企业照明设计标准》GB50034-2004, 本节将介绍国家标准以及推荐照明资料。

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4.5.1 国家照度标准
照度标准值应按0.5、1、3、5、10、15、 20、30、50、75、100、150、200、300、 500、750、1000、1500、2000、3000、 5000lx分级。 标准规定的照度值均为作业面或参考平面 上的维持平均照度值。

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房间或场所

参考平面 及其高度

照度标准值 (lx) 100

Ra

一般活动

4.5 .2 照 明 标 准 值 推 荐

起居室

0.75m水平面 书写、阅读 一般活动 300* 75 0.75m水平面 床头、阅读 餐厅 一般活动 0.75m水平面 0.75m水平面 台面 0.75m水平面 150* 150 100

80

居 住 建 筑 的 照 度 标 准

卧室

80

80

厨房 操作台 卫生间
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80 150* 100 80
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4.5.2照明标准值推荐

? ?

?

公共场所照明标准值 工业建筑的一般照明标准值 公共建筑一般照明标准值

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公共场所照明标准值
房间或场所 门厅 走廊、流动区域 楼梯、平台 普通 高档 参考平面及其高度 地面 地面 照度标准值(lx) 100 200 Ra 60 80

普通
高档 普通 高档 普通 高档 普通

地面
地面 地面 地面

50
100 30 75

60
80 60 80

自动扶梯
厕所、盥洗室、浴室 电梯前厅 休息室 储藏室、仓库 车库 停车间

地面
地面 地面 地面

150
75 150 75

60
60 80 60

高档

地面
地面 地面 地面

150
100 100 75

80
80 60 60

检修间 第四章 照明环境 地面 人因工程

200

60

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工业建筑的一般照明标准值
房间或场所 1 通用房间或场所
试验室 一般 0.75m水平面 300 80 可另加局部照明

参考平面及其高度 照度标准值(lx) Ra

备注

精细
一般 精细,有颜色要求

0.75m水平面
0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 地面 地面 0.75m水平面 0.75m水平面

500
300 750 500 200 100 200 300 500

80
80 80 80 60 20 60 80 80

可另加局部照明
可另加局部照明 可另加局部照明 可另加局部照明

检验

计量室、测量室 变、配 电站 配电装置室 变压器室

电源设备室,发电机室 控制室 一般控制室 主控制室

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工业建筑的一般照明标准值
电话站、网络中心 计算机站 风机房、空调机房 泵房 动力站 冷冻站 压缩空气站 锅炉房、煤气站的 操作层 大库件(如钢坯、 钢材、大成品、 气瓶) 仓库 一般库件 精细库件(如工具、 小零件) 车辆加油站 0.75m水平面 0.75m水平面 地面 地面 地面 地面 地面 500 500 100 100 150 150 100 80 80 60 60 60 60 60 锅炉水位表照度 不小于50lx 防光幕反射

1.0m水平面
1.0m水平面 1.0m水平面 地面

50
100 200 100

20
60 60 60 货架垂直照度不 小于50lx 油表照度不小于 50lx
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工业建筑的一般照明标准值
2 机、电工业
机械加 工

粗加工 一般加工公差 ≥0.1mm
精密加工公差 <0.1mm

0.75m水平面
0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面

200
300 500 200 300 500 750

60
60 60 80 80 80 80

可另加局部照明
应另加局部照明 应另加局部照明 可另加局部照明 可另加局部照明 应另加局部照明 应另加局部照明

机电、 仪 表 装 配

大件 一般件 精密 特精密 大线圈

电线、电缆制造
线圈绕 制 中等线圈 精细线圈

0.75m水平面
0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面

300
300 500 750

60
80 80 80 可另加局部照明 应另加局部照明

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工业建筑的一般照明标准值
线圈浇注 焊接 0.75m水平面 300 80

一般
精密 钣金 热处理 溶化、浇铸

0.75m水平面
0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 地面至0.5m水 平面 地面至0.5m水 平面

200
300 300 300 200 300 500 200

60
60 60 60 20 60 60 20

铸造 造型 精密铸造的制模、脱壳 锻工

地面至0.5m水 平面
地面至0.5m水 平面

电镀

0.75m水平面
人因工程 第四章 照明环境

300

80
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工业建筑的一般照明标准值
一般
喷漆 精细 0.75m水平面 500 80

0.75m水平面

300

80

酸洗、腐蚀、清洗
抛光 一般装饰性 精细

0.75m水平面
0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面

300
300 500 500 200 300

80
80 80 80 60 60 可另加局部照 明 可另加局部照 明
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防频闪 防频闪

复合材料加工、铺叠、 装饰 机电 修 理 一般 精密

人因工程 第四章 照明环境

工业建筑的一般明标准值
3 电子工业 电子元器件 0.75m水平面 500 80 应另加局部照 明 应另加局部照 明 应另加局部照 明

电子零部件

0.75m水平面

500

80

电子材料

0.75m水平面

300

80

酸、碱、药液及粉配置

0.75m水平面

300

80

人因工程 第四章 照明环境

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工业建筑的一般照明标准值
4 纺织、化纤工业 选毛 精棉、和毛、梳 毛 纺织 前纺:梳棉、 并条、粗纺 纺纱 织布 穿综筘、缝纫、 量呢、检验 织袜 修补、剪毛、染 色、印花、 裁剪、熨烫 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 300 150 200 300 300 300 80 80 80 80 80 80 可另加局部照 明 可另加局部照 明
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应另加局部照 明

0.75m水平面

300

80

人因工程 第四章 照明环境

工业建筑的一般照明标准值
投料 纺丝 卷绕
平衡间、中间贮 存、干燥间、 废丝间、油剂 高位槽间 集束间、后加工 间、打包间、 油剂调配间 组件清洗间 拉伸、变形、分 级包装 化验、检验

0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面

100 150 200

60 80 80

0.75m水平面

75

60

化纤

0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面

100 150 150 200

60 60 60 60 操作面可另加 局部照明 可另加局部照 明
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工业建筑的一般照明标准值
5 制药工业 制药生产:配制、清 洗、灭菌、超滤、 制粒、压片、均 匀、烘干、灌装、 轧盖等

0.75m水平面

300

80

制药生产流转通道
6 电力工业 火电厂锅炉房 发电机房 主控室

地面

200

80

地面 地面 0.75m水平面

100 200 500

40 60 80
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人因工程 第四章 照明环境

公共建筑的一般照明标准值
房间或场所 1 图书馆建筑照明 一般阅览室 国家、省市及其他重要 图书馆的阅览室 老年阅览室 珍善本、舆图阅览室 陈列室、目录厅、出纳 厅 书库 工作间 参考平面及其 照度标准 Ra 高度 值(lx) 0.75m水平面 300 80

0.75m水平面
0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.25m垂直面 0.75m水平面

500
500 500 300 50 300

80
80 80 80 80 80
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公共建筑的一般照明标准值
2 办公建筑照明 普通办公室、会议室、接待室、 前台、营业厅、文件整理、 复印、发行室 高档办公室 设计室 资料、档案室 3 医院建筑照明 治疗室、诊室、护士站、重症 监护室 化验室、药房 手术室 候诊室、挂号厅 病房
人因工程 第四章 照明环境

0.75m水平面
0.75m水平面 实际工作面 0.75m水平面

300
500 500 200

80
80 80 80

0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 0.75m水平面 地面

300 500 750 200 100

80 80 90 80 80
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公共建筑的一般照明标准值
4 学校建筑照明 教室 实验室 美术教室 多媒体教室 教室黑板 课桌面 实验桌面 桌面 0.75m水平面 黑板面 300 300 500 300 500 80 80 90 80 80

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4.6 照明环境的设计、改善和评价
4.6.1 照明设计 ? 自然光 ? 人工灯具

人因工程 第四章 照明环境

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办公室内家具与其他表面的适当反射比
图中显示办公室内墙 壁、天花板与家具表 面的适当发射比,
墙壁颜色宜为淡白色 或米色,深褐、原木 色桌面与家具虽可表 现室内布置的高雅, 但会降低室内的照明 亮度。

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灯具安排的基本原则

(1)灯具不应出现在执行任务中,工作人员的视场内。 (2)所有的灯具应安置阴影或眩光屏遮装置,以避免 光源亮度超过200cd/m2。 (3)光源至眼睛与平面所产生的角度应大于30°,如 果无法改善时,灯光必须适当遮蔽。 (4) 荧光灯光管的排列方向宜与视线成直角。 (5)尽可能使用较多低功率的灯具,取代较少个高功 率的灯具。 避免在设备、操作机器、工作台、控制盘的表面涂装 反射性的颜色或材料。
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4.6.2 照明环境的综合评价
(一) 评价方法 (二)评分系统 (三)项目评分及光环境指数 (四)评价结果与质量等级

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评价项目及可能状态的问卷形式
项目 评价项 编号 目 n 状态 编号 m 1 1 第一印 象 2 3 可能状态 好 一般 不好 判 断 投 票 注 释 说 明

4
1 2 照明水 平 2 3 4

很不好
满意 尚可 不合适,令人不舒服 非常不合适,看作业有困难
54/59

人因工程 第四章 照明环境

评价项目及可能状态的问卷形式
1 3 直射眩 光与反 射眩光 2 3 毫无感觉 稍有感觉 感觉明显,令人分心或令人不舒服

4
1 4 亮度分 布(照 明方式) 2

感觉严重,看作业有困难
满意 尚可

3
4

不合适,令人分心或令人不舒服
非常不合适,影响正常工作

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评价项目及可能状态的问卷形式
1 2 5 光影 3 4 1 2 6 颜色显现 3 4 显色不自然,令人不舒服 显色不正确,影响辨色作业 不合适,令人不舒服 非常不合适,影响正常工作 满意 尚可 满意 尚可

人因工程 第四章 照明环境

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评价项目及可能状态的问卷形式
1 7 光色 2 3 4 1 8 表面 装修 与色彩 2 3 4 满意 尚可 不合适,令人不舒服 非常不合适,影响正常作业 外观满意 外观尚可 外观不满意.令人不舒服 外观非常不满意,影响正常工作

人因工程 第四章 照明环境

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评价项目及可能状态的问卷形式
1 室内结 构与 陈设 2 外观满意 外观尚可

9

3
4 1

外观不满意.令人不舒服
外观非常不满意,影响正常工作 满意 尚可 不满意,令人分心或令人不舒服 非常不满意,有严重干扰感,或有严重隔离 感

10

同室外 的视 觉联 系

2 3

4

人因工程 第四章 照明环境

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各个项目的权值及各种状态的分值
项目 编号 n 项目 权值 W(n) 状态 编号 m 1 1 1.0 2 3 4 1 2 1.0 2 3 4 状态 分值 P(m) 0 10 50 100 0 10 50 100 所得 票数 V(n,m) 项目 评分 S(n) 计权后的项目评分 S(n) W(n)/Σ W(n) 光环 境指 数 S

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质量等级
为了便于分析和确定评价结果,该方法中将光环质量按 光环指数的范围分为四个质量等级,其质量等级的划分 及其含义见下表。
视觉环境指 数S 质量等级 意义 S=0 1 毫无问 题 10<S≤5 0<S≤10 0 2 3 稍有问 题 问题较 大 S>50 4 问题很 大

人因工程 第四章 照明环境

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The end

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